導體毛刺對電纜電氣性能的影響及其消除

趙曉明

(鄭州電纜有限公司，河南鄭州450006)

0 引言

在電線電纜制造過程中，絞合導體毛刺是廣大技術人員經常遇到的質量問題。由于導體毛刺產生的因素有諸多方面，雖然后期可通過多種工藝方法消除，但從實際情況來看，各個生產企業都無法徹底杜絕導體毛刺的產生。導體毛刺會造成中高壓交聯電纜擊穿，本文希望通過還原絞合導體生產過程，找出導體毛刺產生的原因及克服辦法。

1 導體毛刺影響中高壓交聯電纜電氣性能

在中高壓交聯電纜制造過程中，由于各種原因使得導體毛刺問題無法徹底杜絕，并且每次導體出現毛刺的輕重情況也不一樣。雖然在絕緣擠出之前可通過許多工藝方法消除，但仍有漏網之魚會被帶到絕緣層中。較小的毛刺會造成內屏蔽凸起，較大的毛刺會刺破內屏蔽直接進入到絕緣層中。

在隨后的電纜例行試驗過程中，由于較大的毛刺造成了導體和內屏蔽幾何形狀發生畸變，從而使電場也隨之發生畸變，在導體毛刺周圍聚集了大量不平衡電荷不斷沖擊絕緣介質，較大的導體毛刺正常情況下會在耐壓試驗過程中造成絕緣擊穿。由于試驗電壓較高，在擊穿的瞬間導體毛刺就會被碳化，因此許多技術人員會給出絕緣雜質或其他工藝問題的錯誤擊穿分析結論。雖然擊穿處導體毛刺已蕩然無存，但如果仔細觀察擊穿處導體表面，會發現在毛刺附近會遺留毛刺產生時造成的導體表面劃痕，這是導體毛刺造成絕緣擊穿的最有力證據。

更可怕的是那些雖有導體毛刺問題，但正常通過了耐壓和局部放電試驗的電纜。由于這些導體毛刺未刺穿內屏蔽只是造成了內屏蔽凸起，在短期的耐壓和局部放電例行試驗過程中，由于絕緣層密閉良好，凸起處集中的電荷不足以在短時間內造成絕緣擊穿，并且這些凸起造成的絕緣介質放電量更是微乎其微，基本被局放設備背景值覆蓋。但這些缺陷未徹底消除，在客戶的正常使用過程中，隨著時間的延長和電荷的不斷沖擊，缺陷處的放電樹枝也不斷地向絕緣外層生長和擴散，最終會造成電熱擊穿。尤其是煤礦電纜在使用過程中如果發生擊穿，后果更是不堪想象。因此導體毛刺問題必須引起廣大生產和技術人員的重視。

2 導體毛刺產生的原因及解決辦法

絞合導體的生產要經過以下工藝過程:銅或鋁的熔鑄 →銅或鋁桿的軋制→單線拉制→導體絞合。

由于目前許多生產企業直接采購已加工好的銅、鋁桿，因此本文只從單線拉制工序開始介紹。

(1)銅、鋁單線拉制。單線拉制過程就是將金屬桿材在一定的拉力作用下，通過一系列孔徑逐漸減小的模孔，產生截面減小長度增加的塑性變形過程。并且許多拉線機都配備在線連續退火裝置，單線通過退火處理后能提高材料伸長率并降低電阻率。在此過程中，銅、鋁單線產生毛刺的原因及解決辦法見表1。

表1 單線拉制中毛刺產生原因及解決辦法

(2)導體絞合及緊壓。將多根細單線按一定規則絞制成較大截面的導電線芯的工藝過程稱為絞合，而緊壓的目的是使絞合導體填充系數增大，縮小導體絞合外徑，從而節約絕緣和護層材料，對于中高壓電力電纜該過程還可提高導體表面光潔度并改善導體表面電場均勻性。該過程若工藝細節控制不好，會在導體表面出現大量毛刺，嚴重影響電纜的電氣絕緣性能。該工序毛刺產生原因及改進措施見表2。

(3)其它消除導體毛刺的方法。如果在拉線和絞線生產過程中由于工藝原因造成導體表面輕微毛刺，可通過以下方法加以消除:

表2 導體絞合中毛刺產生原因及解決辦法

1)在絞線后和擠制絕緣前派專人反復擦拭導體表面毛刺，此法對輕微的毛刺可起到很好的消除作用。

2)在擠制絕緣前安裝專用毛刺清理設備，對常規導體上的少量毛刺可起到很好的消除作用。

3)對于嚴重的導體毛刺，可將導體通過接近導體外徑的拉模，通過多次復繞并配合擦拭會起到將較大、較長毛刺折斷的效果。

4)對于嚴重的導體毛刺，如果反復處理仍達不到理想效果，還可在導體表面繞包半導電尼龍帶的方式克服導體毛刺對內屏蔽和絕緣的影響，起到均勻導體表面電場的作用。

3 結束語

對于中高壓交聯電力電纜，導體毛刺問題對其電性能的影響不可忽視。以上消除導體毛刺的方法可能許多生產廠家都在使用，也可能還有更好的方法，希望廣大電纜技術人員加強交流，為電纜產品質量的提高做出貢獻。